PPT图解丨铋基二氧化碳还原电催化材料研究进展
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一、概述二氧化碳的排放是目前全球环境面临的重要问题之一。
随着人们对可再生能源和环保技术的日益重视,寻找一种有效的二氧化碳减排途径成为了迫切需求。
在这一背景下,电催化二氧化碳还原成为了一个备受关注的领域。
其中,cubi电催化技术作为一种新兴的二氧化碳还原方法,受到了广泛的关注。
本文将重点介绍cubi电催化二氧化碳还原为甲酸的研究进展、原理及应用前景。
二、cubi电催化二氧化碳还原的原理及特点1. cubi电催化原理cubi电催化技术是一种利用电能将二氧化碳还原为有机物的技术。
在这一过程中,通常需要通过催化剂来催化二氧化碳的还原反应,从而转化为有用的化学品。
cubi电催化技术通过设计合适的催化剂和电极材料,调控反应动力学和热力学参数,实现了将二氧化碳高效、选择性地转化为目标产物的目的。
2. cibi电催化技术的特点a. 高效性:cubi电催化技术可以高效地将二氧化碳还原为有机物,具有很高的电化学利用率。
b. 可选择性:通过设计合适的催化剂和反应条件,cubi电催化技术还可以实现对产物的选择性调控,从而提高目标产物的纯度和产率。
c. 无污染:与传统的化学合成方法相比,cubi电催化技术是一种清洁的化学合成方法,不产生有害废物,对环境友好。
三、cubi电催化二氧化碳还原为甲酸的研究进展1. 催化剂设计对于cubi电催化二氧化碳还原为甲酸的研究,催化剂是关键的因素之一。
研究人员通过调控催化剂的组成和结构,设计出了多种高效的催化剂,如金属催化剂、金属氮化物催化剂等,实现了对甲酸的高选择性转化。
2. 电极材料开发除了催化剂,电极材料也是影响cubi电催化效率的关键因素。
研究人员利用碳基材料、氧化物材料等设计新型电极材料,实现了对甲酸的高效电化学合成,同时降低了电催化反应的能耗。
3. 反应条件优化针对cubi电催化二氧化碳还原为甲酸的反应条件,研究人员通过调控反应温度、电压、电解质浓度等参数,实现了对反应过程的优化,提高了甲酸的产率和选择性。
铋基光催化剂的调控与污染物降解机理研究伴随着我国社会和工业技术的不断发展,大量污染物尤其是抗生素等难降解有机污染物被排放到天然水体当中,由此引起的水质污染和供水安全问题,已成为关乎可持续发展和实现小康社会的关键因素。
因此,急需发展自由基强化氧化技术,以实现水中污染物的高效降解和安全转化。
半导体光催化技术是通过将光能转化为化学能,在光能的驱动下催化产生羟基自由基(<sup>·</sup>OH)、、超氧自由基(O<sub>2</sub><sup>·-</sup>)、单线态氧(<sup>1</sup>O<sub>2</sub>)和空穴(h<sup>+</sup>)等活性氧物种以达到降解水中有机污染物的效果,它具有氧化能力强、污染物降解彻底、反应条件温和与环境友好的特点,在水污染治理方面具有较好的应用前景。
然而,传统的光催化材料如二氧化钛由于禁带宽度大(3.2 eV),只能吸收占太阳光4%的紫外光,对占太阳光约43%的可见光的利用效率低,极大限制了该技术的实际应用。
为提高太阳能的利用率,特别是可见光的利用率,构筑高效可见光催化剂成为现阶段光催化领域的发展前沿。
对于具有较宽带隙或较窄带隙的半导体材料,通过调控禁带宽度可以有效提高半导体材料对可见光的响应;对于本身具有较强可见光吸收的半导体材料,通过构建异质结构,促进光生载流子的传导,从而抑制光生电子-空穴复合可以有效提高其对可见光的利用效率;借助上述两种手段,设计并构建纳米复合材料,发展可见光催化技术,可以有效解决上述问题。
近年来,一系列含铋的半导体材料被报道具有优良的光催化活性,其具有独特且可调的电子能带结构和形貌等优点,受到研究者们的广泛关注和研究。
根据其化学组成及晶体结构的不同,铋基半导体材料的带隙可从0.3 eV的超窄带隙覆盖到3-4 eV的宽带隙。
环境友好型铋基材料的制备及其性能研究1概述能源危机和环境问题的日益加重已成为影响全人类可持续发展的重要问题。
近年来,可再生与不可再生资源日益枯竭,使得人们不得不高度重视排放物、废弃物的妥善处理和循环再生,减少不可再生资源的消耗和环境的污染,同时寻求绿色环保、可持续发展的新能源就逐渐受到世界各国的广泛关注。
光催化实际上是光催化剂在某些波长光子能量的驱动下,体内的空穴电子对分离,后又引发了一系列氧化还原反应的过程。
光催化氧化技术由于其具有环境友好,能有效去除环境中尤其是废水中的污染物,且能耗少,无二次污染等优点已被慢慢重视起来。
自1972年Fujishima等⑴在《Nature》报道了TiO2在紫外光照射下可以催化水的分解后,半导体光催化剂一直是广大学者们研究的热点。
光催化被认为是解决能源问题的关键有效方法之一,近年来受到广大研究者的不断探究。
为了充分利用太阳光,人们对光催化材料进行了众多研究:一方面是对TiO2半导体进行改性,另一方面是寻求新型的非TiO2半导体光催化材料。
含铋光催化材料属于非TiO2半导体光催化材料中的一种,电子结构独特,价带由Bi-6s和O-2p轨道杂化而成。
这种独特的结构使其在可见光范围内有较陡峭的吸收边,阴阳离子间的反键作用更有利于空穴的形成与流动,使得光催化反应更容易进行。
本文将对近年来含铋光催化剂的研究进展进行综述。
1景凡:环境友好型铋基材料的制备及其性能研究2 铋类光催化剂的制备2.1铋氧化物光催化剂铋氧化物是很重要的功能材料,在光电转化、医药制药材料等方面有着很广泛的运用。
其中,纯相还具有折射率高、能量带隙低和电导率高的特点。
Bi2°3有单斜、四方、体立方和面立方四种结构,只有单斜结构室温下可稳定存在,其他结构在室温下均会转变成单斜结构。
化学沉积法、声化学方法、溶胶-凝胶法、微波加热法等都是制备纳米Bi2O3的方法。
产品的形态也可根据方法不同而不同,如颗粒状、薄膜状、纤维状等。
铋系光催化剂的最新研究进展王军;伍水生;赵文波;廉培超;王亚明【摘要】铋系光催化剂作为一种新型的催化剂成为了近年来的研究热点.综述了铋系光催化剂包括钨酸铋,钒酸铋,钛酸铋及卤氧化铋的一些最新研究进展,从合成方法,影响因素,反应机理,光催化活性等方面对其进行阐述.并指出了该类型催化剂目前存在的问题和发展前景.【期刊名称】《化工科技》【年(卷),期】2014(022)002【总页数】6页(P74-79)【关键词】铋系光催化剂;钨酸铋;光催化活性;研究进展【作者】王军;伍水生;赵文波;廉培超;王亚明【作者单位】昆明理工大学化学工程学院,云南昆明650500;昆明理工大学化学工程学院,云南昆明650500;昆明理工大学化学工程学院,云南昆明650500;昆明理工大学化学工程学院,云南昆明650500;昆明理工大学化学工程学院,云南昆明650500【正文语种】中文【中图分类】TQ426.8环境污染和能源短缺是21世纪人类迫切需要解决的2大问题,光催化反应在室温下利用太阳能作为光源可以直接驱动反应的独特性能,成为了一种理想的环境污染控制技术和清洁能源生产技术。
TiO2具有无毒,催化活性高,抗氧化能力和稳定性强等优点。
但TiO2的禁带较宽为3.2e V,在可见光范围内没有响应,太阳能的利用率较低,激发产生的电子和空穴复合率高,光量子效率<4%。
因此急需开发新的半导体催化剂,使其在可见光范围内有响应,并具有较高的催化活性。
在这种情况下科研工作者研究和开发出了铋系光催化剂并取得了一系列显著成效。
作者将介绍几种常用的铋系光催化剂。
1 光催化原理光催化反应是指利用光能进行物质转化的一种方式,是光与物质之间相互作用的多种方式之一。
光催化剂一般是一些在常温下导电性能介于导体和绝缘体之间的半导体材料。
半导体一般是由充满电子的低能价带(VB)和空的高能导带(CB)构成,价带和导带之间称为禁带,没有能级存在。
用公式大概可进行估算。
第46卷第3期2021年6月广州化学Guangzhou ChemistryV ol. 46 No. 3Jun. 2021文章编号:1009-220X(2021)03-0029-08 DOI:10.16560/ki.gzhx.20210304铋及其复合物的研究进展吕振春(上海理工大学,上海200093)摘要:简单介绍了单质铋的低毒或无毒性、低电导率超导电性、冷膨胀和热收缩等独特性质。
基于文献重点讨论了铋及其复合物近些年在电催化、光催化、抗肿瘤、光热放射治疗等方面的新应用,尤其是在光催化净化水体污染和抗肿瘤/癌药物方面具有广阔的发展前景。
铋复合物独特的层状结构、合适的带隙、近红外光吸收及X-射线衰减等特性为其进一步应用奠定了坚实的基础,且不同的制备工艺及掺杂金属元素等各种改性方法也为其广泛普及提供了新的思路。
关键词:铋;光催化;电催化;光热放射治疗中图分类号:O6-1 文献标识码:A半导体光催化技术能够实现高效且环境友好的净化水资源,因此,利用光催化反应处理水污染问题被认为是具有广阔前景的绿色环境治理技术。
而铋(Bi)及其复合物因为独特的层状结构、合适的禁带宽度、更适合被可见光激发等特点,逐渐发展成为一类独特的新型光催化材料,引起了人们的广泛关注。
与此同时,随着研究的深入,铋的各种特殊性质及不同应用也开始进入人们的视线。
最开始,Bi的典型应用集中在冶金添加剂、焊料、弹药等方面,其化合物广泛应用于颜料、化妆品和药物中。
特别是后者,水杨酸铋常见于腹泻的治疗[1]。
目前大多数的研究针对于Bi基材料的热电、铁电、光电化学、电催化、光催化性能、其纳米材料及合成方法、薄膜制备及薄膜电极替代汞电极测定重金属离子等方面[2-8]。
近年来,关于Bi及其复合物的特殊性质及综合应用的相关综述较少,大多数是描述其一种具体的应用,例如Bi基光催化材料的研究进展等。
本综述则简单介绍了Bi的特殊性质,对光电催化、抗肿瘤及光热放射治疗等方面的应用进行总结,并详细介绍了Bi及其复合物光热治疗的研究进展。
水溶液中电化学还原二氧化碳制甲酸的研究一、本文概述随着全球气候变化的日益严重,减少温室气体排放、实现碳中和已成为全球共同的目标。
二氧化碳(CO₂)作为主要的温室气体之一,其减排和转化利用受到了广泛关注。
电化学还原二氧化碳(CO₂RR)是一种将CO₂转化为有价值化学品或燃料的有效方法,具有反应条件温和、产物多样性高等优点。
其中,甲酸(HCOOH)作为一种重要的化工原料和氢能源载体,其电化学还原制备过程具有重要的研究意义和应用价值。
本文旨在研究水溶液中电化学还原二氧化碳制甲酸的过程,通过深入探讨反应机理、催化剂设计、电解池构建以及反应条件优化等方面,以期提高甲酸产率、降低能耗,并为实现二氧化碳的高效转化和利用提供新的途径。
文章将首先介绍电化学还原二氧化碳制甲酸的研究背景和意义,然后详细阐述实验材料与方法、实验结果与讨论,最后总结全文并展望未来的研究方向。
通过本文的研究,旨在为电化学还原二氧化碳制甲酸领域的发展提供有益的参考和借鉴。
二、电化学还原二氧化碳的基本原理电化学还原二氧化碳(CO₂)制甲酸(HCOOH)是一种新兴的、环境友好的转化技术,旨在将大气中的温室气体转化为有价值的化学品。
该过程的基本原理涉及电解池中的阴极、阳极以及电解质溶液中的离子传递和电子转移。
在电解过程中,电解质溶液中的CO₂分子通过阴极附近的离子化过程,获得电子并被还原为甲酸根离子(HCOO⁻)。
同时,阳极处的水分子失去电子并被氧化为氧气和氢离子(H⁺)。
这些氢离子通过电解质溶液迁移到阴极,与甲酸根离子结合,生成甲酸(HCOOH)。
电化学还原CO₂的反应路径和产物分布取决于电解质的性质、电极材料、电流密度、温度以及压力等多个因素。
通常,甲酸的形成涉及多步电子转移过程,其中CO₂首先被还原为一氧化碳(CO),随后再被进一步还原为甲酸。
因此,优化电解条件和电极材料是提高甲酸产率和选择性的关键。
电解质溶液的选择也至关重要。
合适的电解质应能够有效传递离子,同时促进CO₂的溶解和还原。
铋还原能力-概述说明以及解释1.引言1.1 概述铋是一种化学元素,属于周期表中的重金属。
它具有良好的还原能力,是很多化学反应和工业过程中的重要参与者。
铋的还原能力在多个方面发挥着重要作用,影响着其在不同环境和化学反应中的应用。
铋是一种具有特殊性质的元素,其化学性质独特而复杂。
它在常温下为固体,具有明亮的银白色。
铋是一种相对稳定的元素,但在一些条件下它也能发生化学反应,表现出还原能力。
铋的还原能力指的是其参与还原反应的能力。
还原反应是一种化学反应,其中原本具有较高价态的物质通过失去电子而转化为较低价态。
铋通过与其他物质发生反应并接受电子,从而使其发生还原反应。
这种还原能力对于很多重要的化学过程和工业应用具有重要作用。
影响铋还原能力的因素有很多,其中两个最主要的因素是温度和pH 值。
温度的变化可以影响反应速率和反应平衡,从而影响铋的还原能力。
较高的温度通常会促使铋更容易发生还原反应。
pH值则与反应环境的酸碱性有关,不同的pH值会影响铋的电子交换速率,从而影响其还原能力。
总之,铋的还原能力是一个值得研究和关注的领域。
了解铋的化学性质和其还原能力对于开发其在化学工程、材料科学和环境科学等领域的应用具有重要意义。
进一步研究铋的还原能力,探索其在不同条件下的反应行为和性质变化,将有助于深入理解铋的化学特性,并为相关领域的应用提供更多可能性。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以如下所示:文章结构本文分为以下几个部分来深入探讨铋的还原能力。
首先,引言部分将为读者提供一个总体的概述,介绍铋还原能力研究的背景和意义。
接下来,在正文部分中,将详细讨论铋的还原能力及其相关化学性质和还原反应。
此外,文章还将探讨影响铋还原能力的因素,包括温度和pH值。
最后,在结论部分,将总结铋的还原能力的重要性,并提出对其进一步研究的展望。
通过这样的文章结构,读者可以逐步了解铋的还原能力的背景和基本概念,然后深入了解铋的化学性质和还原反应机制,并了解温度和pH值等因素对铋还原能力的影响。
碘氧化铋基光催化材料的制备及其性能研究碘氧化铋基光催化材料的制备及其性能研究引言:在当今社会,能源和环境问题已成为世界各国关注的焦点。
光催化技术作为一种绿色、可持续的能源转化和环境治理技术,受到了广泛的研究和应用关注。
碘氧化铋是一种重要的光催化材料,具有优良的光吸收性能和良好的光催化活性。
本文主要探讨了碘氧化铋基光催化材料的制备方法以及其性能研究。
一、碘氧化铋的制备方法碘氧化铋的制备方法较多,常用的方法主要有溶剂热法、水热法和固相法等。
下面将介绍其中较为常用的溶剂热法和水热法。
1. 溶剂热法溶剂热法是将碘化铋和过量的碘、氢氧化钠等配料,然后在溶剂的作用下进行高温反应得到碘氧化铋。
为了提高反应效率和产物纯度,还可以通过控制反应时间、温度和溶剂比例等参数来调控反应过程。
2. 水热法水热法是将适量的碘化铋和氢氧化钠等配料,溶解在适量的水中,然后使用自动压釜或固定容器,在高温高压的条件下进行反应。
通过调节水热反应的时间、温度和配料比例等参数,可以得到不同形貌和结构的碘氧化铋纳米材料。
二、碘氧化铋基光催化材料的性能研究碘氧化铋作为一种重要的光催化材料,具有较高的光催化活性和稳定性。
下面将从吸光性能、光催化活性和反应机理三个方面介绍碘氧化铋基光催化材料的性能研究。
1. 吸光性能碘氧化铋基光催化材料的吸光性能通常通过紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)进行表征。
实验结果表明,碘氧化铋材料在可见光区域具有较高的吸光性能,能够吸收到较大波长范围内的可见光。
2. 光催化活性碘氧化铋基光催化材料在可见光条件下,具有优良的光催化活性,可以用于催化分解有机染料、降解有机废水等。
实验研究发现,通过调节碘氧化铋的形貌、结构和掺杂等措施,可以显著提高其光催化活性。
3. 反应机理碘氧化铋光催化反应机理较为复杂。
一般认为,碘氧化铋在可见光照射下,由于材料的能带结构调控和表面的活性位点存在,能够吸收光能,产生电子-空穴对并进行光生电荷分离。
283管理及其他M anagement and other钼酸铋基光催化剂的研究进展潘 杰,莫创荣*,谭 顺,王依霖,黄丽珍(广西大学,广西 南宁 530000)摘 要:钼酸铋(Bi 2MoO 6)因是一种稳定、高效的光催化剂,而引起广泛的关注。
但其存在光生电子-空穴对容易复合、分离效率低以及对可见光吸收效率比较低等问题,而阻碍了在环境修复中的应用。
因此,已经有大量的研究致力于解决这些缺点,本文综述过去增强钼酸铋光催化剂性能的已开发策略。
包括近年来Bi 2MoO 6光催化剂的制备方法以及改性方法,并展望今后钼酸铋的发展。
关键词:光催化剂;钼酸铋;制备方法;改性研究中图分类号:O643.36 文献标识码:A 文章编号:11-5004(2021)02-0283-2 收稿日期:2021-01作者简介:潘杰,男,生于1994年,广西梧州人,汉族,硕士,研究方向:高级氧化技术。
通讯作者:莫创荣,男,广西南宁人,副教授,博士,研究方向:环境规划与管理。
光催化技术是一项高效、低能耗、无二次污染的绿色技术,是处理有机物废水很有前景的技术。
1972年Fujishima 和Honda 以TiO 2作为电极在紫外光照射下,发现水分解产生氢气和氧气,从此打开了光催化的大门。
在实际中使用紫外灯光耗能高,如果能充分利用太阳光,可以降低成本。
实际中太阳光中的紫外光不足5%,而可见光占比较多,所以希望光催化剂能够吸收更多的可见光。
可见光型光催化剂相继被开发,如Bi 系、Ag 系、Zn 等。
由于Bi 系光催化剂合适的带隙(2.5eV ~2.8eV)、无毒、低成本、高化学稳定性等优点,成为光催化领域的研究热点。
Bi 2MoO6属于铋系光催化剂的一种最经典的材料,具有α、β和γ三种晶体结构。
其中,γ-Bi 2MoO 6是低温下结构稳定的唯一层状Aurivillius 结构。
MoO 6层呈八面体构型且共用角类钙钛矿结构,与(Bi 2O 2)2+层以交替的方式堆叠形成γ-Bi 2MoO 6。